從層次灰色理論視角探討化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)

韓嘉煒 陳海群

(常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 江蘇常州 213000)

0 引言

當(dāng)前，化工企業(yè)生產(chǎn)危險(xiǎn)性是化工領(lǐng)域及廣大安全評(píng)價(jià)人員共同關(guān)注與研究的重要內(nèi)容之一，對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)安全的評(píng)價(jià)方法較多，有一部分評(píng)價(jià)方法已經(jīng)在化工企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了較好的作用，但還有相當(dāng)部分化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)仍是運(yùn)用比較單一的評(píng)價(jià)形式。從本質(zhì)上而言，化工企業(yè)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它的安全問題屬于多方面問題，通常還要考慮很多實(shí)際指標(biāo)的重要性，若采取單一的評(píng)價(jià)措施，可能會(huì)出現(xiàn)顧此失彼的狀況，很難滿足當(dāng)下化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)的要求，容易導(dǎo)致評(píng)價(jià)存在較大的誤差。

本文對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)采用層次分析法與灰色理論相結(jié)合，再通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，確定指標(biāo)權(quán)重，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析與計(jì)算，最后得出評(píng)價(jià)的結(jié)論，對(duì)于減少化工企業(yè)生產(chǎn)安全事故發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)與指導(dǎo)意義。

1 層次分析法與灰色理論概述

1.1 層次分析法

層次分析法簡(jiǎn)稱AHP(Analytic Hierarchy Process),由美國SAATY T L于上世紀(jì)70年代開創(chuàng)，是在定性與定量相結(jié)合的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析和系統(tǒng)分析研究問題的方法。此方法由于具有其他分析法沒有的一些優(yōu)勢(shì)，如對(duì)一些復(fù)雜度高、難度大的問題能夠很快地進(jìn)行解決等，很快在全球范圍內(nèi)得到重視，并廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、軍事、工業(yè)、政治、能源等領(lǐng)域。層次分析法最重要的一個(gè)特點(diǎn)就是在對(duì)多方面進(jìn)行深入探討的基礎(chǔ)上，使決策思維轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化，從而為一些比較復(fù)雜的決策問題提供最為簡(jiǎn)便的決策方法[1]。

1.2 灰色理論

該理論在上世紀(jì)80年代由我國鄧聚龍教授首次提出，其核心內(nèi)容是指研究一部分已經(jīng)知道的信息，還有一部分不知道的信息，即不確定性，也稱作信息不完全系統(tǒng)。在該理論誕生之前，對(duì)于一部分信息比較缺乏的系統(tǒng)，采用黑箱方法對(duì)其研究，取得了不錯(cuò)的效果，但是對(duì)有的信息已知、有的信息未知的系統(tǒng)，研究并不深入，于是便產(chǎn)生了灰色理論[2]。所以灰色理論主要研究的是內(nèi)涵并非很明確而外延較明確的事物。而現(xiàn)實(shí)中又確實(shí)存不是全知的白色系統(tǒng)，也不是全部未知的黑色系統(tǒng)，此情況就是灰色系統(tǒng)。本文研究的化工生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)體系，有些影響因素是明確的，有些影響因素是完全不明確的，因此就屬于灰色理論研究范圍。

1.3 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

基于化工企業(yè)的生產(chǎn)流程，要對(duì)其生產(chǎn)安全進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，先要對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)薄弱環(huán)節(jié)了解清楚，同時(shí)還要對(duì)所存在的安全隱患進(jìn)行深入研究，并制訂有效的預(yù)防策略。因此，構(gòu)建科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是保障化工企業(yè)生產(chǎn)安全、企業(yè)員工乃至社會(huì)民眾生命與財(cái)產(chǎn)安全的需要。化工企業(yè)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是固定的危險(xiǎn)，二是現(xiàn)實(shí)的危險(xiǎn)。本文主要通過從人、機(jī)、物與環(huán)境等方面進(jìn)行分析，再結(jié)合化工企業(yè)生產(chǎn)安全5個(gè)基本要素選擇各級(jí)指標(biāo)，從而建立化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[3]。

2 構(gòu)建層次灰色評(píng)價(jià)模型

鑒于化工企業(yè)生產(chǎn)安全有較多不明確的影響因素，立足于灰色系統(tǒng)理論中的灰色聚類分析，能夠在一些條件非常不佳的狀況下，經(jīng)過建立模型來進(jìn)行相關(guān)預(yù)測(cè)與決策，這些條件不佳的狀況主要指資料不全面、相關(guān)信息資源不豐富等。為了能較好地發(fā)揮灰類程度評(píng)價(jià)信息功能作用，可以通過灰色聚類措施對(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。此外，專家評(píng)價(jià)法主要是由相關(guān)專家、學(xué)者憑借多年經(jīng)驗(yàn)與學(xué)識(shí)等進(jìn)行主觀判斷，然后對(duì)其權(quán)重進(jìn)行確立。專家評(píng)價(jià)法由于帶有很強(qiáng)的主觀性，因此很難排除人為因素而產(chǎn)生的誤差。然而權(quán)重系數(shù)的選取是否科學(xué)，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果將產(chǎn)生最直接的影響[4]。而層次分析法將決策者對(duì)比較復(fù)雜的化工生產(chǎn)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)決策過程，進(jìn)行了數(shù)字化與系統(tǒng)化的轉(zhuǎn)化，特別適合多因素評(píng)價(jià)決策[5]，因此本文在灰色理論和層次分析相結(jié)合的基礎(chǔ)上對(duì)化工企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定

依照好、較好、一般、差等4個(gè)等級(jí)設(shè)定評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)分別設(shè)定分值為4、3、2、1。評(píng)價(jià)指標(biāo)分值越高，說明化工企業(yè)生產(chǎn)安全程度越高，反之越低。

2.2 樣本矩陣的確立

在專家評(píng)分方法下，由專家對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)安全狀況進(jìn)行評(píng)分。將化工企業(yè)生產(chǎn)安全分成幾個(gè)大類指標(biāo)，也稱作一級(jí)指標(biāo)，在每個(gè)一級(jí)指標(biāo)下再分成多個(gè)不同的二級(jí)指標(biāo)，專家就按照這些不同的指標(biāo)來評(píng)分。比如，第K個(gè)評(píng)價(jià)者依照評(píng)價(jià)指標(biāo)Vij給出評(píng)分dijn，對(duì)于那些打分不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，保留合理打分?jǐn)?shù)據(jù)。

2.3 評(píng)價(jià)灰類的確定與計(jì)算

首先把灰類分成好、較好、一般與差等4個(gè)等級(jí)，其相應(yīng)的灰數(shù)與白化權(quán)函數(shù)如下：

(1)第一種灰類是“好”，即e=1,設(shè)定灰數(shù)θ1∈[4,)，白化權(quán)函數(shù)f1的表達(dá)式如下：

(1)

(2)第二種當(dāng)“e=2”時(shí)為“較好”，灰數(shù)θ2∈[0,3,6]，f2的表達(dá)式如下：

(2)

(3)第三種當(dāng)“e=3”時(shí)為“一般”,灰數(shù)θ3∈[0,2,4]，f3的表達(dá)式如下：

(3)

(4)第四種當(dāng)“e=4”時(shí)為“差”,灰數(shù)θ4∈[0,1,2]，f4表達(dá)式如下：

(4)

之后，對(duì)灰色評(píng)價(jià)系數(shù)Xije,有Xije=∑fe(dijn)，n∈[1,p]；對(duì)于Vij屬于各個(gè)評(píng)價(jià)灰類的總灰色評(píng)價(jià)數(shù)Xij,就有Xij=∑Xije,e∈[1,4]。最后得到全部專家就評(píng)價(jià)指標(biāo)Vij得出的第e個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)重為rij=(rij1,rij2,rij3,rij4)。從而得到受評(píng)對(duì)象Vi的所屬指標(biāo)Vij對(duì)于各評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣為Ri=(ri1,ri2,ri3…,rin)T。

2.4 Ui與U的綜合評(píng)價(jià)

Ui代表各一級(jí)指標(biāo)，其綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Bi=MiRi=(bij1,bij2,bij3,bij4)。由Ui評(píng)價(jià)結(jié)果Ri得U所屬指標(biāo)Ui對(duì)于各種評(píng)價(jià)灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣R=(B1,B2,B3,B4)T。由上述結(jié)果與權(quán)重M對(duì)U所做的綜合評(píng)價(jià)，其綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B=MR=(b1,b2,b3,b4)，之后再依據(jù)綜合評(píng)價(jià)表達(dá)式S=BCT,其中CT=(4,3,2,1),可以得出綜合評(píng)價(jià)值[6-8]。

2.5 化工企業(yè)生產(chǎn)安全等級(jí)劃分

假如所有專家為每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)Vij打2分，按照本文所描述的程序，再經(jīng)過相關(guān)計(jì)算，可以得到S=2.823；同理，假如所有專家為每個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)Vij打分均為2.5、3、3.5、4，則分別得到S=2.943、3.111、3.319、3.600。依據(jù)綜合評(píng)價(jià)值對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)安全等級(jí)劃分[9-11]，如表1所示。

表1 化工企業(yè)生產(chǎn)安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 層次灰色理論分析應(yīng)用

常州S化工股份有限公司位于常州市天寧區(qū)，是以生產(chǎn)涂料為主的化工企業(yè)，主要產(chǎn)品包括硝基漆、PE漆、乳膠漆、萬能膠以及其他化工原料等。長期以來，該企業(yè)生產(chǎn)安全始終為公司領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門所高度重視。

3.1 權(quán)重的確立

依據(jù)謝仁山等[12]的研究成果，可以計(jì)算得到Ui的權(quán)重M=(M1,M2,M3,M4,M5)=(0.078,0.182,0.223,0.336,0.181)，如表2所示。

表2 S化工企業(yè)生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重

3.2 指標(biāo)評(píng)分與灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量

依據(jù)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，選擇了6位專家對(duì)各二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，其打分結(jié)果如表3所示。

對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)V11,通過白化權(quán)函數(shù)得到屬于第e個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)X11e，e=1時(shí),X111=f(3)+f(3)+f(3.5)+f(3.5)+f(3.5)+f(3)=0.75+0.75+0.875+0.875+0.875+0.75=4.875。同理，e=2、3、4時(shí)，分別有X112=5.5、X113=2.12、X114=0。

受評(píng)因子V11屬于各個(gè)評(píng)價(jià)灰類的總灰色評(píng)價(jià)數(shù)X11=4.875+5.5+2.12+0=12.625。

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)V11屬于第e個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)r11e，e=1,r111=0.386；e=2,r112=0.436；e=3,r113=0.178；e=4,r114=0。受評(píng)價(jià)指標(biāo)V11對(duì)于各灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量r11=(0.386,0.436,0.178,0)。同理可以求出其他評(píng)價(jià)指標(biāo)的灰色權(quán)重如表3所示。

表3 專家指標(biāo)評(píng)分與灰色評(píng)價(jià)權(quán)重

3.3 指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

對(duì)Ui作出綜合評(píng)價(jià)得：

對(duì)U作出綜合評(píng)價(jià)得：B=MR=(0.399,0.411,0.185,0.005),綜合評(píng)價(jià)值為

3.4 結(jié)果分析

對(duì)常州S化工有限公司化工生產(chǎn)安全評(píng)價(jià)可知，該公司總體安全現(xiàn)狀屬于較好，在整個(gè)化工行業(yè)中的整體安全水平屬于中偏上。從表2可知，該企業(yè)生產(chǎn)安全水平不但與化工生產(chǎn)工藝及相關(guān)機(jī)械設(shè)備較先進(jìn)有關(guān)，而且還與企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)與管理者的生產(chǎn)安全事故意識(shí)以及對(duì)安全事故分析與采取相應(yīng)預(yù)防措施有關(guān)，可見該公司領(lǐng)導(dǎo)非常重視化工生產(chǎn)安全問題。但通過對(duì)生產(chǎn)環(huán)境、材料管理、領(lǐng)導(dǎo)與管理意識(shí)、工藝與設(shè)備、作業(yè)人員素質(zhì)等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)評(píng)分情況可知，作業(yè)人員素質(zhì)指標(biāo)得分較低，表明化工企業(yè)生產(chǎn)安全方面存在的主要問題是基層作業(yè)人員的安全意識(shí)缺乏以及安全技術(shù)尚未普及，所以化工企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)基層員工安全知識(shí)與技術(shù)培訓(xùn)力度，并做好安全預(yù)防。

4 結(jié)語

(1)從多個(gè)不同角度構(gòu)建安全評(píng)價(jià)指標(biāo)并分類，在一級(jí)指標(biāo)下建立二級(jí)指標(biāo)，有利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全隱患進(jìn)行分類評(píng)估。

(2)結(jié)合層次分析法和灰色理論構(gòu)建分析模型，通過公式化的計(jì)算將安全評(píng)價(jià)數(shù)值化、具體化、參數(shù)化，從數(shù)據(jù)方面進(jìn)行分析，與標(biāo)準(zhǔn)比較從而得出結(jié)論，直觀化的數(shù)據(jù)結(jié)論便于進(jìn)行評(píng)估。

(3)評(píng)估方法具有一定的局限性，只是初步得到的結(jié)論，在未來需要與多種其他分析方法相結(jié)合進(jìn)行深入準(zhǔn)確的評(píng)估研究。